स्टिल एल्युमिनियम लेजर वेल्डेड ल्याप जोइन्टहरूमा इन्टरमेटलिक यौगिकहरूको गठन र मेकानिकल गुणहरूमा ऊर्जा समायोज्य कुण्डलीय स्पट लेजरको प्रभाव

स्टिललाई एल्युमिनियममा जडान गर्दा, जडान प्रक्रियाको क्रममा Fe र Al परमाणुहरू बीचको प्रतिक्रियाले भंगुर इन्टरमेटालिक यौगिकहरू (IMCs) बनाउँछ। यी IMC हरूको उपस्थितिले जडानको मेकानिकल बललाई सीमित गर्दछ, त्यसैले यी यौगिकहरूको मात्रा नियन्त्रण गर्न आवश्यक छ। IMCs को गठन को कारण Al मा Fe को घुलनशीलता कम छ। यदि यो एक निश्चित मात्रा भन्दा बढी छ भने, यसले वेल्डको मेकानिकल गुणहरूलाई असर गर्न सक्छ। IMC हरूमा कठोरता, सीमित लचकता र कठोरता, र रूपात्मक विशेषताहरू जस्ता अद्वितीय गुणहरू छन्। अनुसन्धानले फेला पारेको छ कि अन्य IMCs को तुलनामा, Fe2Al5 IMC तहलाई व्यापक रूपमा सबैभन्दा भंगुर मानिन्छ (11.8± 1.8 GPa) IMC चरण, र वेल्डिङ विफलताको कारण मेकानिकल गुणहरूमा कमीको मुख्य कारण पनि हो। यस कागजले IF स्टील र 1050 एल्युमिनियमको रिमोट लेजर वेल्डिङ प्रक्रियालाई समायोज्य रिंग मोड लेजर प्रयोग गरेर अनुसन्धान गर्दछ, र अन्तरधातुजन्य यौगिकहरू र मेकानिकल गुणहरूको गठनमा लेजर बीम आकारको प्रभावको गहिराइमा अनुसन्धान गर्दछ। कोर/रिंग पावर अनुपात समायोजन गरेर, यो फेला पर्‍यो कि कन्डक्शन मोड अन्तर्गत, ०.२ को कोर/रिंग पावर अनुपातले राम्रो वेल्ड इन्टरफेस बन्डिङ सतह क्षेत्र हासिल गर्न सक्छ र Fe2Al5 IMC को मोटाईलाई उल्लेखनीय रूपमा घटाउन सक्छ, जसले गर्दा संयुक्तको कतरनी बलमा सुधार हुन्छ। ।

यस लेखले IF स्टील र 1050 एल्युमिनियमको रिमोट लेजर वेल्डिंगको क्रममा इन्टरमेटलिक यौगिकहरू र मेकानिकल गुणहरूको गठनमा समायोज्य रिंग मोड लेजरको प्रभाव परिचय गराउँछ। अनुसन्धान परिणामहरूले संकेत गर्दछ कि कन्डक्शन मोड अन्तर्गत, 0.2 को कोर/रिंग पावर अनुपातले ठूलो वेल्ड इन्टरफेस बन्धन सतह क्षेत्र प्रदान गर्दछ, जुन 97.6 N/mm2 (71% को संयुक्त दक्षता) को अधिकतम शियर बल द्वारा प्रतिबिम्बित हुन्छ। थप रूपमा, 1 भन्दा बढी पावर अनुपात भएको गाउसियन बीमहरूको तुलनामा, यसले महत्त्वपूर्ण रूपमा Fe2Al5 इन्टरमेटालिक कम्पाउन्ड (IMC) को मोटाई 62% र कुल IMC मोटाई 40% ले घटाउँछ। पर्फोरेसन मोडमा, कन्डक्शन मोडको तुलनामा क्र्याक र कम कतरनी बल अवलोकन गरियो। यो ध्यान दिन लायक छ कि कोर/रिंग पावर अनुपात 0.5 हुँदा वेल्ड सीममा महत्त्वपूर्ण अनाज परिष्करण अवलोकन गरिएको थियो।

जब r=0, केवल लूप पावर उत्पन्न हुन्छ, जबकि r=1, केवल कोर पावर उत्पन्न हुन्छ।

गाउसियन बीम र कुण्डाकार बीम बीचको शक्ति अनुपात r को योजनाबद्ध रेखाचित्र

(a) वेल्डिङ उपकरण; (b) वेल्ड प्रोफाइलको गहिराई र चौडाइ; (c) नमूना र स्थिरता सेटिङहरू प्रदर्शन गर्ने योजनाबद्ध रेखाचित्र

MC परीक्षण: केवल गौसियन बीमको अवस्थामा, वेल्ड सीम सुरुमा उथल कन्डक्शन मोड (आईडी 1 र 2) मा हुन्छ, र त्यसपछि आंशिक रूपमा प्रवेश गर्ने लकहोल मोड (आईडी 3-5) मा ट्रान्जिसन हुन्छ, स्पष्ट दरारहरू देखा पर्दछ। जब रिंग पावर 0 देखि 1000 W सम्म बढ्यो, ID 7 मा कुनै स्पष्ट दरारहरू थिएनन् र फलामको संवर्धनको गहिराइ अपेक्षाकृत सानो थियो। जब रिंग पावर 2000 र 2500 W (आईडी 9 र 10) मा बढ्छ, समृद्ध फलाम क्षेत्रको गहिराई बढ्छ। 2500w रिंग पावर (ID 10) मा अत्यधिक क्र्याकिंग।

MR परीक्षण: जब कोर पावर 500 र 1000 W (ID 11 र 12) को बीचमा हुन्छ, वेल्ड सीम कन्डक्शन मोडमा हुन्छ; ID 12 र ID 7 को तुलना गर्दा, यद्यपि कुल पावर (6000w) समान छ, ID 7 ले लक होल मोड लागू गर्दछ। यो प्रमुख लूप विशेषता (r=0.2) को कारण ID 12 मा पावर घनत्व मा उल्लेखनीय कमी को कारण हो। जब कुल शक्ति 7500 W (ID 15) पुग्छ, पूर्ण प्रवेश मोड प्राप्त गर्न सकिन्छ, र ID 7 मा प्रयोग गरिएको 6000 W को तुलनामा, पूर्ण प्रवेश मोडको शक्ति उल्लेखनीय रूपमा बढेको छ।

IC परीक्षण: सञ्चालन मोड (ID 16 र 17) 1500w कोर पावर र 3000w र 3500w रिंग पावरमा प्राप्त भयो। जब कोर पावर 3000w हुन्छ र रिंग पावर 1500w र 2500w (ID 19-20) को बीचमा हुन्छ, रिच आइरन र रिच एल्युमिनियम बीचको इन्टरफेसमा स्पष्ट दरारहरू देखा पर्दछ, जसले स्थानीय प्रवेश गर्ने सानो प्वाल ढाँचा बनाउँछ। जब रिङ पावर 3000 र 3500w (ID 21 र 22), पूर्ण प्रवेश किहोल मोड प्राप्त गर्नुहोस्।

अप्टिकल माइक्रोस्कोप अन्तर्गत प्रत्येक वेल्डिङ पहिचानको प्रतिनिधि क्रस-सेक्शनल छविहरू

चित्र ४. (क) वेल्डिङ परीक्षणहरूमा परम तन्य शक्ति (UTS) र शक्ति अनुपात बीचको सम्बन्ध; (b) सबै वेल्डिंग परीक्षणहरूको कुल शक्ति

चित्र 5. (a) पक्ष अनुपात र UTS बीचको सम्बन्ध; (b) विस्तार र प्रवेश गहिराई र UTS बीचको सम्बन्ध; (c) सबै वेल्डिंग परीक्षणहरूको लागि पावर घनत्व

चित्र 6. (ac) Vickers microhardness indentation contour map; (df) प्रतिनिधि कन्डक्शन मोड वेल्डिङका लागि सम्बन्धित SEM-EDS रासायनिक स्पेक्ट्रा; (g) स्टील र एल्युमिनियम बीचको इन्टरफेसको योजनाबद्ध रेखाचित्र; (h) Fe2Al5 र प्रवाहकीय मोड वेल्डहरूको कुल IMC मोटाई

चित्र 7. (ac) Vickers microhardness indentation contour map; (df) प्रतिनिधि स्थानीय प्रवेश पर्फोरेसन मोड वेल्डिंगको लागि सम्बन्धित SEM-EDS रासायनिक स्पेक्ट्रम

चित्र 8. (ac) Vickers microhardness indentation contour map; (df) प्रतिनिधि पूर्ण प्रवेश वेल्डिंग मोड वेल्डिंगको लागि अनुरूप SEM-EDS रासायनिक स्पेक्ट्रम

चित्र 9. EBSD प्लटले फलामको धनी क्षेत्र (माथिल्लो प्लेट) को ग्रेन साइज फुल पेनिट्रेशन पर्फोरेसन मोड टेस्टमा देखाउँछ, र ग्रेन साइज वितरणलाई परिमाण गर्छ।

चित्र 10. रिच आयरन र रिच एल्युमिनियम बीचको इन्टरफेसको SEM-EDS स्पेक्ट्रा

यस अध्ययनले IF स्टील-1050 एल्युमिनियम मिश्र धातु भिन्न ल्याप वेल्डेड जोडहरूमा IMC को गठन, माइक्रोस्ट्रक्चर, र मेकानिकल गुणहरूमा एआरएम लेजरको प्रभावहरूको अनुसन्धान गर्‍यो। अध्ययनले तीनवटा वेल्डिङ मोडहरू (कन्डक्शन मोड, स्थानीय प्रवेश मोड, र पूर्ण प्रवेश मोड) र तीनवटा चयन गरिएको लेजर बीम आकारहरू (गाउसियन बीम, एन्युलर बीम, र गाउसियन एन्युलर बीम) लाई विचार गर्यो। अनुसन्धान नतिजाहरूले संकेत गर्दछ कि गौसियन बीम र कुण्डलीय बीमको उपयुक्त शक्ति अनुपात चयन गर्नु भनेको आन्तरिक मोडल कार्बनको गठन र माइक्रोस्ट्रक्चरलाई नियन्त्रण गर्नको लागि एक प्रमुख प्यारामिटर हो, जसले गर्दा वेल्डको मेकानिकल गुणहरू अधिकतम बनाउँदछ। कन्डक्शन मोडमा, ०.२ को पावर अनुपातको साथ गोलाकार बीमले उत्तम वेल्डिङ बल (७१% संयुक्त दक्षता) प्रदान गर्दछ। पर्फोरेसन मोडमा, गाउसियन बीमले बढी वेल्डिङ गहिराइ र उच्च पक्ष अनुपात उत्पादन गर्छ, तर वेल्डिङको तीव्रता उल्लेखनीय रूपमा कम हुन्छ। ०.५ को पावर अनुपातको साथ कुण्डलीय बीमले वेल्ड सीममा स्टिल साइड ग्रेनको परिष्करणमा महत्त्वपूर्ण प्रभाव पार्छ। यो कुण्डाकार किरणको तल्लो शिखरको तापक्रमको कारणले गर्दा छिटो शीतलन दर हुन्छ, र अनाज संरचनामा वेल्ड सीमको माथिल्लो भागतर्फ अल सोल्युट माइग्रेसनको वृद्धि प्रतिबन्ध प्रभाव। विकर्स माइक्रोहार्डनेस र थर्मो क्याल्कको चरण भोल्युम प्रतिशतको भविष्यवाणी बीचको बलियो सम्बन्ध छ। Fe4Al13 को भोल्युम प्रतिशत जति ठूलो हुन्छ, माइक्रोहार्डनेस उति बढी हुन्छ।